EP3323562A1 - Schwungradangetriebenes setzgerät - Google Patents

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Publication number
EP3323562A1
EP3323562A1 EP16199460.3A EP16199460A EP3323562A1 EP 3323562 A1 EP3323562 A1 EP 3323562A1 EP 16199460 A EP16199460 A EP 16199460A EP 3323562 A1 EP3323562 A1 EP 3323562A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flywheel
setting tool
stator
driven setting
tool according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16199460.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tilo Dittrich
Raphael Thon
Dominik Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Priority to EP16199460.3A priority Critical patent/EP3323562A1/de
Priority to PCT/EP2017/079066 priority patent/WO2018091414A1/de
Priority to EP17797356.7A priority patent/EP3541576B1/de
Priority to US16/461,577 priority patent/US20190366525A1/en
Publication of EP3323562A1 publication Critical patent/EP3323562A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/06—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by electric power

Definitions

  • the invention relates to a flywheel driven setting tool for driving fasteners into a ground, with at least one flywheel, which is driven directly by an electric motor.
  • an electrically operated fastener driving device is known, with a drive arrangement for a displaceably mounted in a guide drive tappet, which has at least one via an electric motor in rotation displaceable drive flywheel, and with a restoring device, via which the drive tappet can be transferred to an initial position.
  • a fastener driving tool configured to drive fasteners into a workpiece, comprising at least one electric motor having a central stator and an outer rotor configured to rotate about the stator, at least a portion of the rotor comprising the flywheel includes.
  • the object of the invention is to provide a flywheel driven setting tool for driving fasteners into a ground, with at least one flywheel, which is driven directly by an electric motor, which has a good efficiency and a long life.
  • the task is in a flywheel-driven setting tool for driving fasteners into a ground, with at least one flywheel, the direct is driven by an electric motor, achieved in that the flywheel drive comprises two internal rotor motors.
  • the fasteners are, for example, nails or bolts, which are driven into the ground with the aid of the setting device, which is also referred to as a setting tool.
  • the set energy is advantageously provided via the electric motor and transmitted via the flywheel to a drive-in element, which is also referred to as a set piston.
  • the flywheel is rotated by the electric motor.
  • the rotational energy of the flywheel is for a setting process on the driving element, in particular the setting piston, which is also abbreviated as piston, transmitted.
  • the fastener is driven into the ground.
  • the flywheel is frictionally connected to the driving element, for example by means of a suitable coupling device.
  • the driving element between the flywheel and a counter-roller can be arranged.
  • the driving element is released from the flywheel by opening the coupling device.
  • the driving-in element can be returned to its initial position by a suitable return device, for example a spring device.
  • a preferred embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that the flywheel drive comprises two inner rotors, which are each rotatably arranged in a stator.
  • the two inner rotors of the preferably brushless internal rotor motors are advantageously arranged symmetrically, together with the stator devices, with respect to the flywheel.
  • the flywheel drive via two motor units, which share the inner rotor, gives the flywheel drive a high performance with a low total weight.
  • Coils or coil windings of the preferably brushless internal rotor motors can advantageously be arranged radially very far outside. This provides the advantage that in the coils or coil windings generated during operation heat can be dissipated directly to the environment. This reliably prevents heat accumulation inside the internal rotor motors.
  • Internal mechanically sensitive electromagnets of the internal rotor motors are Advantageously protected against undesirable high centrifugal accelerations or against strong shocks.
  • flywheel-driven setting tool is characterized in that the two inner rotors are non-rotatably connected to a rotor shaft which extends through the stator means.
  • the rotor shaft is rotatably mounted in the axial direction preferably outside the inner rotors and the stator devices, for example in a fixed support structure of the setting device by means of suitable storage facilities.
  • the inner rotors comprise permanent magnets which are rotatable radially within the stator means and cooperate with stator windings.
  • the permanent magnets on the rotor shaft interact via the stator devices, in particular via the coils or coil windings of the stator devices.
  • the inner rotors comprise rotor windings which are rotatable radially inside permanent magnets of the stator means.
  • the inner rotors may consist wholly or partly of rotor windings.
  • the stator devices may consist wholly or partly of permanent magnets.
  • flywheel driven setting tool is characterized in that the inner rotors comprise rotor windings which are rotatable radially inwardly of stator windings of the stator means.
  • a magnetic field is built up during operation of the internal rotor motor via the windings or coils formed by the windings.
  • a further preferred exemplary embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that air-guiding elements are provided on the stator devices, on the inner rotors and / or on the flywheel, which serve during operation of the internal rotor motors to generate a cooling air flow along the windings.
  • the air guide elements are, for example, fan plates.
  • a further preferred embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that the stator devices are arranged symmetrically to a central axis of the flywheel, which is connected in the axial direction between the stator means rotatably connected to the rotor shaft.
  • the central axis of the flywheel is perpendicular to its axis of rotation.
  • flywheel-driven setting tool is characterized in that a flywheel body is connected to form at least one annular cavity with one or the rotor shaft.
  • the annular cavity is represented, for example, by webs and / or spoke-like connections between the flywheel body and the rotor shaft.
  • flywheel-driven setting tool is characterized in that a flywheel body is connected via a drive disk to one or the rotor shaft.
  • the drive plate has, for example, the shape of a circular disk.
  • the flywheel body advantageously extends radially outward of the stator means in opposite axial directions. As a result, a relatively large flywheel mass can be displayed in a simple manner.
  • the internal rotor motor of the flywheel-driven setting device is equipped with Hall sensors for detecting a flywheel position and / or flywheel speed.
  • the information acquired with the Hall sensors enables individual windings to be electronically controlled in dependence on the inner rotor position in order to drive the internal rotor motors.
  • the invention also relates to a method for operating a flywheel-driven setting device described above.
  • the invention also relates to a flywheel, an inner rotor and / or a stator device for a previously described setting tool.
  • the parts mentioned are separately tradable.
  • FIG. 1 is a flywheel driven setting tool 1 shown simplified with a housing 2.
  • the housing 2 has a handle 4 with a trigger 5. Therefore, the setting tool 1 is also referred to as a hand-held setting tool or setting tool.
  • an accumulator 6 for storing electrical energy integrated.
  • the electrical energy of the accumulator 6 is used to drive an electric motor or an electric motor assembly 8.
  • the electric motor assembly 8 advantageously comprises two internal rotor motors. With the two internal rotor motors, the flywheel 9 is advantageously driven directly. About the two internal rotor motors, the flywheel 9 can be set quickly and with high torque in rotation.
  • the setting tool 1 further comprises a driving element 10 with a setting piston 12, which is shortened also referred to as a piston.
  • the driving element 10 and the setting piston 12 is disposed between the flywheel 9 and a counter-roller 11.
  • the counter-roller 11 can be designed with the flywheel 9 and the driving element 10 arranged therebetween, differently than shown, as a helical gear.
  • the setting piston 12 has at its in FIG. 1 left end of a piston tip 13 with which a fastener 14 at the setting end 15 of the setting device 1 in a (not shown) underground can be driven.
  • the fastening elements 14 are, for example, bolts or nails, which via a magazine 16 at the setting end 15 of the setting device. 1 preferably be provided automatically. Because in FIG. 1 arranged above in the magazine 16 fastener 14 is guided in a bolt guide 18.
  • the setting piston 12 or the driving element 10 is in the setting tool 1 by means of at least one piston guide 20 in the axial direction, ie in FIG. 1 to the left and to the right, moved back and forth.
  • the piston guide 20 comprises two guide rollers 21, 22.
  • To drive the fastener of the set piston 12 is moved with its piston tip 13 with great acceleration through the piston guide 20 to the fastener 14 to.
  • the setting piston 12 by means of a return spring 24 back into his in FIG. 1 shown starting position moves.
  • the setting tool 1 further comprises a wedge 25, which is movable with a plunger 26 by an electromagnet 27 to the counter-roller 11 in FIG. 1 to press down against the driving element 10.
  • a type of clutch is shown, which serves to frictionally connect the driving element 10 with the flywheel 9.
  • flywheel drives 40; 80 each having an electric motor assembly with two internal rotor motors 71, 72; 111, 112 include.
  • flywheel drive 40; 80 with the two internal rotor motors 71, 72; 111, 112 can be provided in a simple manner very quickly a sufficiently large setting energy in a reduced space, which via the flywheel 9 to a drive-in element 50; 90 can be transferred, which the driving element 10 in FIG. 1 equivalent.
  • flywheel drive 40 includes two inner rotors 41, 42 which are rotatable together about a rotation axis 43.
  • a flywheel 9 in FIG. 2 corresponds to the flywheel 9 in FIG. 1 ,
  • the flywheel 9 includes a flywheel body 44.
  • the flywheel body 44 has radially outward two annular grooves 45, 46, in which V-ribs 47, 48 engage.
  • the V-ribs 47, 48 are formed on an underside of the driving-in element 50.
  • the flywheel body 44 is rotatably connected to a rotor shaft 54 via exemplified webs 51, 52.
  • a ring cavity 55 is shown in an advantageous manner.
  • the annular cavity 55 is bounded radially outward by the flywheel body 44. Radially inside the cavity 55 is bounded by a rotor shaft 54. In axial directions of the annular cavity 55 is bounded by the webs 51, 52.
  • the inner rotors 41, 42 of the inner rotor motors 71, 72 are also non-rotatably connected to the rotor shaft 54.
  • By an arrow 56 a rotational movement of the rotor shaft 54 together with the flywheel body 44 and the inner rotors 41, 42 is indicated.
  • the rotor shaft 54 is in the axial direction outside, ie in FIG. 2 left and right, rotatably supported by bearings 58, 59.
  • the storage devices 58, 59 are preferably arranged fixed to the housing in the setting tool.
  • the inner rotor 41 is rotatably arranged in a stator 61 of the inner rotor motor 71. In the axial direction, the stator 61 and the inner rotor 41 between the bearing means 58 and the flywheel 9 are arranged.
  • the inner rotor 42 is rotatably arranged in a stator 62 of the inner rotor motor 72. In the axial direction, the stator 62 and the inner rotor 42 between the flywheel 9 and the bearing device 59 are arranged.
  • the stator means 61, 62 are symmetrically arranged and executed together with the inner rotors 41, 42.
  • stator devices 61, 62 are equipped with coil windings 63, 64, which are also referred to as stator windings.
  • the inner rotors 41, 42 are equipped with permanent magnets 65, 66 which cooperate with each other and with the stator windings 63, 64.
  • the two inner rotors 41, 42 of the inner rotor motors 71, 72 are rotatably connected to each other and to the flywheel 9 via the common rotor shaft 54.
  • the common rotor shaft 54 is rotatably supported by the bearing means 58, 59 in the housing of the setting device.
  • the stator means 61, 62 are fixedly mounted in the housing of the setting device and do not rotate.
  • stator windings 63, 64 of the stator devices 61, 62 are driven synchronously, the rotor shaft 54 is rotated due to an interaction between the stator windings 63, 64 and the permanent magnets 65, 66. This rotational movement is transmitted via the webs 51, 52 to the flywheel body 44 of the flywheel 9.
  • the rotational movement of the flywheel 9 is transmitted to drive the driving element 50 for driving a fastener. Due to the enormous power consumption when accelerating the flywheel 9, the stator windings 63, 64 are very hot. However, the waste heat occurring during the acceleration of the flywheel 9 can be simply released to the environment, for example via a fan on the rotor shaft 54.
  • flywheel drive 80 with the two internal rotor motors 111, 112 comprises two inner rotors 81, 82 which are rotatable about a rotation axis 83.
  • a flywheel 9, the flywheel 9 in FIG. 1 corresponds, comprises a flywheel body 84 having radially outwardly two annular grooves 85, 86. In the annular grooves 85, 86 engage V-ribs 87, 88, which are provided on an underside of a driving element 90.
  • the driving element 90 corresponds to the driving element 50 in FIG FIG. 2 ,
  • the flywheel body 84 of the flywheel 9 is different from that in FIG FIG. 2 shown flywheel 44 by a driver plate 91 rotatably connected to a rotor shaft 94.
  • the rotor shaft 94 is connected to the inner rotors 81, 82 and the drive plate 91 with the flywheel body 84 of the flywheel 9 in FIG. 3 rotatably mounted left and right by means of bearings 98, 99 in the housing of the setting device.
  • an arrow 100 a rotational movement of the rotor shaft 94 with the inner rotors 81, 82 and the flywheel 9 is indicated.
  • the inner rotors 81, 82 are in the same manner as in FIG FIG. 2 shown flywheel drive 40 radially within stator 101, 102nd rotatably arranged.
  • the stator devices 101, 102 are fixedly arranged in the housing of the setting device and provided with stator windings 103, 104.
  • flywheel drive 80 with the two internal rotor motors 111, 112 provides, inter alia, the advantage that it is compared to the flywheel from FIG. 2 builds more compact.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schwungradangetriebenes Setzgerät (1) zum Eintreiben von Befestigungselementen (14) in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad (9), das direkt durch einen Elektromotor (8) angetrieben ist. Um ein schwungradangetriebenes Setzgerät zu schaffen, das einen guten Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer aufweist, umfasst der Schwungradantrieb zwei Innenläufermotoren.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein schwungradangetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad, das direkt durch einen Elektromotor angetrieben ist.
    • Stand der Technik
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 000 077 A1 ist ein elektrisch betriebenes Eintreibgerät für Befestigungselemente bekannt, mit einer Antriebsordnung für einen in einer Führung versetzbar gelagerten Eintreibstößel, die wenigstens ein über einen Elektromotor in Rotation versetzbares Antriebsschwungrad aufweist, und mit einer Rückstelleinrichtung, über die der Eintreibstößel in eine Ausgangsstellung überführbar ist. Aus der europäischen Patentschrift EP 2 127 819 B1 ist ein Befestigungsmittel-Eintreibwerkzeug bekannt, eingerichtet zum Eintreiben von Befestigungsmitteln in ein Werkstück, umfassend mindestens einen Elektromotor mit einem mittleren Stator und einem äußeren Rotor, der eingerichtet ist, um sich um den Stator herum zu drehen, wobei mindestens ein Teil des Rotors das Schwungrad umfasst.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein schwungradangetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad, das direkt durch einen Elektromotor angetrieben ist, zu schaffen, das einen guten Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer aufweist.
  • Die Aufgabe ist bei einem schwungradangetriebenen Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad, das direkt durch einen Elektromotor angetrieben ist, dadurch gelöst, dass der Schwungradantrieb zwei Innenläufermotoren umfasst. Bei den Befestigungselementen handelt es sich zum Beispiel um Nägel oder Bolzen, die mit Hilfe des Setzgeräts, das auch als Setzwerkzeug bezeichnet wird, in den Untergrund eingetrieben werden. Die Setzenergie wird vorteilhaft über den Elektromotor bereitgestellt und über das Schwungrad auf ein Eintreibelement, das auch als Setzkolben bezeichnet wird, übertragen. Zu diesem Zweck wird das Schwungrad durch den Elektromotor in Rotation versetzt. Die Rotationsenergie des Schwungrads wird für einen Setzvorgang auf das Eintreibelement, insbesondere den Setzkolben, der verkürzt auch als Kolben bezeichnet wird, übertragen. Mit Hilfe des Eintreibelements, insbesondere des Kolbens, wird das Befestigungselement in den Untergrund eingetrieben. Zum Übertragen der Rotationsenergie von dem Schwungrad auf das Eintreibelement wird das Schwungrad, zum Beispiel mit Hilfe einer geeigneten Kupplungseinrichtung, reibschlüssig mit dem Eintreibelement verbunden. Zu diesem Zweck kann das Eintreibelement zwischen dem Schwungrad und einer Gegenrolle angeordnet sein. Nach einem Setzvorgang wird durch Öffnen der Kupplungseinrichtung das Eintreibelement von dem Schwungrad gelöst. Das Eintreibelement kann durch eine geeignete Rückstelleinrichtung, zum Beispiel eine Federeinrichtung, in seine Ausgangslage zurückgestellt werden. Durch die Ausführung des Schwungradantriebs mit zwei als Innenläufermotoren können vorteilhaft schnell große Drehmomente für das Schwungrad bereitgestellt werden. Der relativ kleine Schwungradantrieb kann leicht in ein handgeführtes Setzgerät integriert werden. Der Direktantrieb des Schwungrads durch die Innenläufermotoren hat den Vorteil, dass unerwünschte Wirkungsgradverluste vermieden werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradantrieb zwei Innenrotoren umfasst, die jeweils in einer Statoreinrichtung drehbar angeordnet sind. Die beiden Innenrotoren der vorzugsweise bürstenlosen Innenläufermotoren sind zusammen mit den Statoreinrichtungen, bezogen auf das Schwungrad, vorteilhaft symmetrisch angeordnet. Durch den Schwungradantrieb über zwei Motoreinheiten, welche sich den Innenrotor teilen, erhält der Schwungradantrieb eine hohe Leistung bei kleinem Gesamtgewicht. Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen der vorzugsweise bürstenlosen Innenläufermotoren können vorteilhaft radial sehr weit außen angeordnet werden. Das liefert den Vorteil, dass in den Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen im Betrieb entstehende Wärme direkt an die Umgebung abgeführt werden kann. Dadurch wird ein Wärmestau im Inneren der Innenläufermotoren sicher verhindert. Innenliegende mechanisch empfindliche Elektromagnete der Innenläufermotoren sind vorteilhaft vor unerwünscht hohen Zentrifugalbeschleunigungen beziehungsweise vor starken Erschütterungen geschützt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innenrotoren drehfest mit einer Rotorwelle verbunden sind, die sich durch die Statoreinrichtungen hindurch erstreckt. Die Rotorwelle ist in axialer Richtung vorzugsweise außerhalb der Innenrotoren und der Statoreinrichtungen zum Beispiel in einer feststehenden Tragstruktur des Setzgeräts mit Hilfe von geeigneten Lagereinrichtungen drehbar gelagert.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren Permanentmagnete umfassen, die radial innerhalb der Statoreinrichtungen drehbar sind und mit Statorwicklungen zusammenwirken. Die Permanentmagnete auf der Rotorwelle wechselwirken über die Statoreinrichtungen, insbesondere über die Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen der Statoreinrichtungen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Permanentmagneten der Statoreinrichtungen drehbar sind. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Ausführung des Elektromotors als Gleichstrommotor mit Permanentmagneten ermöglicht. Die Innenrotoren können ganz oder teilweise aus Läuferwicklungen bestehen. Die Statoreinrichtungen können ganz oder teilweise aus Permanentmagneten bestehen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Statorwicklungen der Statoreinrichtungen drehbar sind. Ein magnetisches Feld wird im Betrieb des Innenläufermotors über die Wicklungen beziehungsweise von den Wicklungen gebildete Spulen aufgebaut. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Ausführung des Elektromotors als insbesondere doppelter Reihenschlussmotor ermöglicht.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Statoreinrichtungen, an den Innenrotoren und/oder an dem Schwungrad Luftleitelemente vorgesehen sind, die im Betrieb der Innenläufermotoren dazu dienen, einen Kühlluftstrom entlang den Wicklungen zu erzeugen. Bei den Luftleitelementen handelt es sich zum Beispiel um Lüfterbleche. Durch die Luftleitelemente kann die Kühlung der Innenläufermotoren deutlich verbessert werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinrichtungen symmetrisch zu einer Mittelachse des Schwungrads angeordnet sind, das in axialer Richtung zwischen den Statoreinrichtungen drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist. Die Mittelachse des Schwungrads steht senkrecht zu dessen Drehachse.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper unter Ausbildung mindestens eines Ringhohlraums mit einer beziehungsweise der Rotorwelle verbunden ist. Der Ringhohlraum wird zum Beispiel durch Stege und/oder speichenartige Verbindungen zwischen dem Schwungradkörper und der Rotorwelle dargestellt. Durch den Ringhohlraum kann ein großer Teil der Schwungradmasse vorteilhaft in radial außenliegende Bereiche verlagert werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Schwungrads verbessert. Darüber hinaus kann das Gewicht des Schwungrads zum Vergleich zu einem Schwungrad ohne Ringhohlraum reduziert werden. Dadurch wiederum kann das Gesamtgewicht des schwungradangetriebenen Setzgeräts vorteilhaft reduziert werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper über eine Mitnehmerscheibe mit einer beziehungsweise der Rotorwelle verbunden ist. Die Mitnehmerscheibe hat zum Beispiel die Gestalt einer Kreisringscheibe. Der Schwungradkörper erstreckt sich vorteilhaft radial außerhalb der Statoreinrichtungen in entgegengesetzte axiale Richtungen. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine relativ große Schwungradmasse dargestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Innenläufermotor des schwungradangetriebenen Setzgeräts mit Hallsensoren zur Erfassung einer Schwungradposition und/oder Schwungraddrehzahl ausgestattet. Über die mit den Hallsensoren erfassten Informationen können einzelne Wicklungen in Abhängigkeit von der Innenrotorstellung elektronisch angesteuert werden, um die Innenläufermotoren anzutreiben.
  • Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen schwungradangetriebenen Setzgeräts.
  • Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Schwungrad, einen Innenläufer und/oder eine Statoreinrichtung für ein vorab beschriebenes Setzgerät. Die genannten Teile sind separat handelbar.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
    • Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines schwungradangetriebenen Setzgeräts mit einem Schwungradantrieb, der eine Elektromotoranordnung mit zwei Innenläufermotoren umfasst;
    • Figur 2 eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Schwungradantriebs mit zwei Innenläufermotoren im Längsschnitt; und
    • Figur 3 einen ähnlichen Schwungradantrieb wie in Figur 2 mit einem kompakteren Aufbau der Innenläufermotoren.
    Ausführungsbeispiele
  • In Figur 1 ist ein schwungradangetriebenes Setzgerät 1 mit einem Gehäuse 2 vereinfacht dargestellt. Das Gehäuse 2 weist einen Handgriff 4 mit einem Trigger 5 auf. Daher wird das Setzgerät 1 auch als handgeführtes Setzgerät oder Setzwerkzeug bezeichnet.
  • In ein in Figur 1 unteres freies Ende des Handgriffs 4 des Setzgeräts 1 ist ein Akkumulator 6 zum Speichern von elektrischer Energie integriert. Die elektrische Energie des Akkumulators 6 dient zum Antreiben eines Elektromotors beziehungsweise einer Elektromotoranordnung 8. Die Elektromotoranordnung 8 umfasst vorteilhaft zwei Innenläufermotoren. Mit den beiden Innenläufermotoren wird das Schwungrad 9 vorteilhaft direkt angetrieben. Über die beiden Innenläufermotoren kann das Schwungrad 9 schnell und mit einem hohen Drehmoment in Rotation versetzt werden.
  • Das Setzgerät 1 umfasst des Weiteren ein Eintreibelement 10 mit einem Setzkolben 12, der verkürzt auch als Kolben bezeichnet wird. Das Eintreibelement 10 beziehungsweise der Setzkolben 12 ist zwischen dem Schwungrad 9 und einer Gegenrolle 11 angeordnet. Die Gegenrolle 11 kann mit dem Schwungrad 9 und dem dazwischen angeordneten Eintreibelement 10, anders als dargestellt, auch als Schrägradkupplung ausgeführt sein.
  • Der Setzkolben 12 weist an seinem in Figur 1 linken Ende eine Kolbenspitze 13 auf, mit der ein Befestigungselement 14 am Setzende 15 des Setzgeräts 1 in einen (nicht dargestellten) Untergrund eintreibbar ist. Bei den Befestigungselementen 14 handelt es sich zum Beispiel um Bolzen oder Nägel, die über ein Magazin 16 am Setzende 15 des Setzgeräts 1 vorzugsweise automatisch bereitgestellt werden. Da in Figur 1 oben in dem Magazin 16 angeordnete Befestigungselement 14 ist in einer Bolzenführung 18 geführt.
  • Der Setzkolben 12 beziehungsweise das Eintreibelement 10 ist in dem Setzgerät 1 mit Hilfe mindestens einer Kolbenführung 20 in axialer Richtung, also in Figur 1 nach links und nach rechts, hin und her bewegbar geführt. Die Kolbenführung 20 umfasst zwei Führungsrollen 21, 22. Zum Eintreiben des Befestigungselements wird der Setzkolben 12 mit seiner Kolbenspitze 13 mit großer Beschleunigung durch die Kolbenführung 20 auf das Befestigungselement 14 zu bewegt. Nach einem Setzvorgang wird der Setzkolben 12 mit Hilfe einer Rückstellfeder 24 wieder zurück in seine in Figur 1 dargestellte Ausgangslage bewegt.
  • Das Setzgerät 1 umfasst des Weiteren einen Keil 25, der mit einem Stößel 26 durch einen Elektromagneten 27 bewegbar ist, um die Gegenrolle 11 in Figur 1 nach unten gegen das Eintreibelement 10 zu drücken. Dadurch wird eine Art Kupplung dargestellt, die dazu dient, das Eintreibelement 10 reibschlüssig mit dem Schwungrad 9 zu verbinden.
  • Sobald der Reibschluss hergestellt ist, wird eine Drehbewegung des Schwungrads 9, die in Figur 1 durch einen Pfeil 30 angedeutet ist, auf das Eintreibelement 10 übertragen, so dass dieses in einer ebenfalls durch einen Pfeil 32 angedeuteten Setzrichtung in Figur 1 nach links auf das Befestigungselement 14 in der Bolzenführung 18 zu bewegt wird. Sobald das Eintreibelement 10 mit der Kolbenspitze 13 auf das Befestigungselement 14 trifft, wird dieses am Setzende 15 des Setzgeräts 1 in den Untergrund eingetrieben.
  • In den Figuren 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele von Schwungradantrieben 40; 80 dargestellt, die jeweils eine Elektromotoranordnung mit zwei Innenläufermotoren 71, 72; 111, 112 umfassen. Durch den Schwungradantrieb 40; 80 mit den beiden Innenläufermotoren 71, 72; 111, 112 kann bei reduziertem Bauraum auf einfache Art und Weise sehr schnell eine ausreichend große Setzenergie bereitgestellt werden, die über das Schwungrad 9 auf ein Eintreibelement 50; 90 übertragen werden kann, das dem Eintreibelement 10 in Figur 1 entspricht.
  • Der in Figur 2 dargestellte Schwungradantrieb 40 umfasst zwei Innenrotoren 41, 42, die gemeinsam um eine Drehachse 43 drehbar sind. Ein Schwungrad 9 in Figur 2 entspricht dem Schwungrad 9 in Figur 1.
  • Das Schwungrad 9 umfasst einen Schwungradkörper 44. Der Schwungradkörper 44 weist radial außen zwei Ringnuten 45, 46 auf, in welche Keilrippen 47, 48 eingreifen. Die Keilrippen 47, 48 sind an einer Unterseite des Eintreibelements 50 ausgebildet. Durch die mit den Ringnuten 45, 46 in Eingriff bringbaren Keilrippen 47, 48 wird die Herstellung eines Reibschlusses zwischen dem Eintreibelement 50 und dem Schwungrad 9 vereinfacht beziehungsweise verbessert.
  • Der Schwungradkörper 44 ist über beispielhaft dargestellte Stege 51, 52 drehfest mit einer Rotorwelle 54 verbunden. Dadurch wird auf vorteilhafte Art und Weise ein Ringhohlraum 55 dargestellt. Der Ringhohlraum 55 wird radial außen von dem Schwungradkörper 44 begrenzt. Radial innen wird der Hohlraum 55 von einer Rotorwelle 54 begrenzt. In axialen Richtungen wird der Ringhohlraum 55 von den Stegen 51, 52 begrenzt.
  • Die Innenrotoren 41, 42 der Innenläufermotoren 71, 72 sind ebenfalls drehfest mit der Rotorwelle 54 verbunden. Durch einen Pfeil 56 ist eine Drehbewegung der Rotorwelle 54 zusammen mit dem Schwungradkörper 44 und den Innenrotoren 41, 42 angedeutet. Die Rotorwelle 54 ist in axialer Richtung außen, also in Figur 2 links und rechts, durch Lagereinrichtungen 58, 59 drehbar gelagert. Die Lagereinrichtungen 58, 59 sind vorzugsweise gehäusefest in dem Setzgerät angeordnet.
  • Der Innenrotor 41 ist drehbar in einer Statoreinrichtung 61 des Innenläufermotors 71 angeordnet. In axialer Richtung sind die Statoreinrichtung 61 und der Innenrotor 41 zwischen der Lagereinrichtung 58 und dem Schwungrad 9 angeordnet.
  • Der Innenrotor 42 ist in einer Statoreinrichtung 62 des Innenläufermotors 72 drehbar angeordnet. In axialer Richtung sind die Statoreinrichtung 62 und der Innenrotor 42 zwischen dem Schwungrad 9 und der Lagereinrichtung 59 angeordnet.
  • Die Statoreinrichtungen 61, 62 sind zusammen mit den Innenrotoren 41, 42 symmetrisch angeordnet und ausgeführt. Eine Mittelachse des Schwungrads 9, die senkrecht zur Drehachse 43 ist, stellt im dargestellten Längsschnitt die Symmetrieachse dar.
  • Zur Darstellung der Innenläufermotoren 71, 72 sind die Statoreinrichtungen 61, 62 mit Spulenwicklungen 63, 64 ausgestattet, die auch als Statorwicklungen bezeichnet werden. Die Innenrotoren 41, 42 sind mit Permanentmagneten 65, 66 ausgestattet, die miteinander und mit den Statorwicklungen 63, 64 zusammenwirken.
  • Die beiden Innenrotoren 41, 42 der Innenläufermotoren 71, 72 sind über die gemeinsame Rotorwelle 54 drehfest miteinander und mit dem Schwungrad 9 verbunden. Die gemeinsame Rotorwelle 54 ist durch die Lagereinrichtungen 58, 59 drehbar im Gehäuse des Setzgeräts gelagert. Die Statoreinrichtungen 61, 62 sind feststehend in dem Gehäuse des Setzgeräts gelagert und drehen sich nicht.
  • Wenn die Statorwicklungen 63, 64 der Statoreinrichtungen 61, 62 synchron angesteuert werden, wird die Rotorwelle 54 aufgrund einer Wechselwirkung zwischen den Statorwicklungen 63, 64 und den Permanentmagneten 65, 66 in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird über die Stege 51, 52 auf den Schwungradkörper 44 des Schwungrads 9 übertragen.
  • Durch Einkuppeln der Kupplungseinrichtung wird die Drehbewegung des Schwungrads 9 zum Eintreiben eines Befestigungselements auf das Eintreibelement 50 übertragen. Durch die enorme Leistungsaufnahme beim Beschleunigen des Schwungrads 9 werden die Statorwicklungen 63, 64 sehr heiß. Die beim Beschleunigen des Schwungrads 9 auftretende Abwärme kann jedoch einfach, zum Beispiel über einen Fan auf der Rotorwelle 54, an die Umgebung abgegeben werden.
  • Der in Figur 3 dargestellte Schwungradantrieb 80 mit den beiden Innenläufermotoren 111, 112 umfasst zwei Innenrotoren 81, 82, die um eine Drehachse 83 drehbar sind. Ein Schwungrad 9, das dem Schwungrad 9 in Figur 1 entspricht, umfasst einen Schwungradkörper 84, der radial außen zwei Ringnuten 85, 86 aufweist. In die Ringnuten 85, 86 greifen Keilrippen 87, 88 ein, die an einer Unterseite eines Eintreibelements 90 vorgesehen sind. Das Eintreibelement 90 entspricht dem Eintreibelement 50 in Figur 2.
  • Der Schwungradkörper 84 des Schwungrads 9 ist im Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Schwungradkörper 44 durch eine Mitnehmerscheibe 91 drehfest mit einer Rotorwelle 94 verbunden. Die Rotorwelle 94 ist mit den Innenrotoren 81, 82 und der Mitnehmerscheibe 91 mit dem Schwungradkörper 84 des Schwungrads 9 in Figur 3 links und rechts mit Hilfe von Lagereinrichtungen 98, 99 im Gehäuse des Setzgeräts drehbar gelagert. Durch einen Pfeil 100 ist eine Drehbewegung der Rotorwelle 94 mit den Innenrotoren 81, 82 und dem Schwungrad 9 angedeutet.
  • Die Innenrotoren 81, 82 sind in der gleichen Art und Weise wie bei dem in Figur 2 dargestellten Schwungradantrieb 40 radial innerhalb von Statoreinrichtungen 101, 102 drehbar angeordnet. Die Statoreinrichtungen 101, 102 sind feststehend in dem Gehäuse des Setzgeräts angeordnet und mit Statorwicklungen 103, 104 versehen.
  • Die Statorwicklungen 103, 104 stehen in Wechselwirkung mit Permanentmagneten 105, 106, welche die Innenrotoren 81, 82 darstellen. Der in Figur 3 dargestellte Schwungradantrieb 80 mit den beiden Innenläufermotoren 111, 112 liefert unter anderem den Vorteil, dass er im Vergleich zu dem Schwungradantrieb aus Figur 2 kompakter baut.

Claims (10)

  1. Schwungradangetriebenes Setzgerät (1) zum Eintreiben von Befestigungselementen (14) in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad (9), das direkt durch einen Elektromotor (8) angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradantrieb (40;80) zwei Innenläufermotoren (71,72;111,112) umfasst.
  2. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradantrieb (40;80) zwei Innenrotoren (41,42;81,82) umfasst, die jeweils in einer Statoreinrichtung (61,62;101,102) drehbar angeordnet sind.
  3. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innenrotoren (41,42;81,82) drehfest mit einer Rotorwelle (54,94) verbunden sind, die sich durch die Statoreinrichtungen (61,62;101,102) hindurch erstreckt.
  4. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren (41,42;81,82) Permanentmagnete (65,66;105,106) umfassen, die radial innerhalb der Statoreinrichtungen (61,62;101,102) drehbar sind und mit Statorwicklungen (63,64;103,104) zusammenwirken.
  5. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren (41,42;81,82) Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Permanentmagneten der Statoreinrichtungen (61,62;101,102) drehbar sind.
  6. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren (41,42;81,82) Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Statorwicklungen der Statoreinrichtungen (61,62;101,102) drehbar sind.
  7. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Statoreinrichtungen (61,62;101,102), an den Innenrotoren (41,42;81,82) und/oder an dem Schwungrad (9) Luftleitelemente vorgesehen sind, die im Betrieb der Innenläufermotoren (71,72;111,112) dazu dienen, einen Kühlluftstrom entlang den Wicklungen zu erzeugen.
  8. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinrichtungen (61,62;101,102) symmetrisch zu einer Mittelachse des Schwungsrads (9) angeordnet sind, das in axialer Richtung zwischen den Statoreinrichtungen (61,62;101,102) drehfest mit der Rotorwelle (54;94) verbunden ist.
  9. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper (44) unter Ausbildung mindestens eines Ringhohlraums (55) mit einer beziehungsweise der Rotorwelle (54) verbunden ist.
  10. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper (84) über eine Mitnehmerscheibe (91) mit einer beziehungsweise der Rotorwelle (94) verbunden ist.
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